CN103868385A - 热导管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种热导管的制造方法，包括以下步骤：步骤一，提供一中空的纵长圆管；步骤二，提供一纵长杆体，该杆体包括一上半部及与该上半部对接的一下半部，该上半部与该下半部的横截面均为半圆形，该上半部的半径小于下半部的半径，该杆体的下半部的半径与圆管的内径对应一致；步骤三，将该杆体插入该圆管中，该杆体的下半部的外周面与圆管的内壁面对应贴合，在圆管的内壁面与杆体的上半部之间形成一容置部；步骤四，提供若干金属粉末，将金属粉末填入所述容置部中，将金属粉末高温烧结，从而形成贴附在圆管的内壁面上的第一毛细结构，然后取出所述杆体；步骤五，向该圆管内填充工作介质，密封性闭合该圆管以形成圆形热导管。

Description

热导管及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种热导管及其制造方法，特别涉及一种应用于电子元件散热领域的热导管及其制造方法。
背景技术
现阶段，热导管因其具有较高传热量的优点，已被广泛应用于具较大发热量的电子元件中。现有的热导管通常包括一中空的密闭管体、设于该管体内的毛细结构及填充于管体内的工作介质。该热导管工作时，利用管体内部填充的低沸点工作介质在其蒸发部吸收发热电子元件产生的热量后蒸发汽化，蒸气带着热量运动至冷凝部，并在冷凝部液化凝结将热量释放出去，从而对电子元件进行散热。该液化后的工作介质在热导管壁部毛细结构的作用下回流至蒸发部，继续蒸发汽化及液化凝结，使工作介质在热导管内部循环运动，将电子元件产生的热量源源不断的散发出去。
传统工艺制造的热导管中，热导管的管体内部的毛细结构通常是贴设于该管体的整个内壁，其占用管体内部较多的空间。热导管在使用时，工作介质由于受到重力影响，位于管体顶部的毛细结构发挥较少的作用。蒸汽空间受到毛细结构的制约，气态工作介质的流阻增大，工作介质循环受阻，导致热导管的导热性能不佳。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种导热性能较佳的热导管及其制造方法。
一种热导管的制造方法，包括以下步骤：
步骤一，提供一中空的纵长圆管；
步骤二，提供一纵长杆体，该杆体包括一上半部及与该上半部对接的一下半部，该上半部与该下半部的横截面均为半圆形，该上半部的半径小于下半部的半径，该杆体的下半部的半径与圆管的内径对应一致；
步骤三，将该杆体插入该圆管中，该杆体的下半部的外周面与圆管的内壁面对应贴合，在圆管的内壁面与杆体的上半部之间形成一容置部；
步骤四，提供若干金属粉末，将金属粉末填入所述容置部中，将金属粉末高温烧结，从而形成贴附在圆管的内壁面上的第一毛细结构，然后取出所述杆体；
步骤五，向该圆管内填充工作介质，密封性闭合该圆管以形成圆形热导管。
一种热导管，包括一纵长的管体、沿该管体的纵长方向贴附于该管体内壁面上的一第一毛细结构及注入该管体内的工作介质，所述第一毛细结构的横截面呈半圆环状。
通过本发明的制造方法制造的热导管既能通过内设的第一毛细结构提供热导管运作的毛细力，同时能得到较大的蒸汽空间，使得更小尺寸的微型热导管得以实现，节省了原材料，降低了制造成本。
附图说明
图1为本发明第一实施例的扁平热导管的纵向剖面示意图。
图2为图1所示扁平热导管的径向剖面示意图。
图3为图1所示扁平热导管的制造方法中一杆体的立体示意图。
图4为将图3所示的杆体插入一圆管中的示意图。
图5为图1所示扁平热导管的制造方法中一圆形热导管的径向剖面示意图。
图6为本发明第二实施例的扁平热导管的纵向剖面示意图。
图7为图6所示扁平热导管的径向剖面示意图。
图8为图6所示扁平热导管的制造方法中一圆形热导管的径向剖面示意图。
主要元件符号说明
扁平热导管 10、20
管体 11、21
第一毛细结构 12、22
第二毛细结构 13、23
杆体 14
工作介质 15、25
圆管 16、26
圆形热导管 19、29
蒸发段 101、201
冷凝段 102、202
蒸汽空间 110、210
顶板 111、211
底板 112、212
容置部 141
凸起部 131、231
沟槽 133、233
上半部 143
下半部 145
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
图1与图2所示为本发明第一实施例中的热导管10，该热导管10包括一纵长的扁平管体11、沿该管体11的纵长方向设置于该管体11内壁面上的一第一毛细结构12及注入该管体11内的适量工作介质15。该热导管10具有一蒸发段101及一冷凝段102，该蒸发段101与冷凝段102分别设于该管体11的两端。
该管体11由铜等导热性良好的材料制成。该管体11由一中空圆管压扁形成。该管体11在与其纵长方向垂直的径向上的截面为扁平椭圆形。该管体11包括一倒U形顶板111及一U形底板112，该顶板111与底板112上下相正对接合。该管体11为中空密封体，其内部形成一蒸汽空间110。该管体11的管壁很薄，在制作第一毛细结构12时，能得到较大的蒸汽空间110。该管体11的内壁面是一光滑的壁面。
该第一毛细结构12紧密贴置于该管体11的底板112内壁面上，自该热导管10的蒸发段101延伸到冷凝段102。该第一毛细结构12为由铜等金属粉末烧结形成的多孔性结构。该第一毛细结构12内部空隙小，蒸发表面积大，毛细力强，抗重力效果好，且打扁后的最大传热量损失较小，有助于工作介质15的蒸发吸热，从而有效的传递热导管10的蒸发段101的热量。
上述工作介质15为水、蜡、酒精、甲醇等具较低沸点的物质。当该热导管10的蒸发段101与一热源（图未示）接触时，该工作介质15从蒸发段101处吸热蒸发，并通过蒸汽空间110向冷凝段102移动，在冷凝段102放热后凝结成液体，将热量释放出去，完成对热源的散热。该第一毛细结构12提供毛细力使在热导管10的冷凝段102凝结成液态的工作介质15回流至蒸发段101，实现工作介质15在管体11内部的相变化循环运动，以完成对热源的持续散热。
图3至图5所示为上述本发明第一实施例的热导管10的制造方法，其包括如下步骤：
步骤一：提供一中空的纵长圆管16，该圆管16的壁厚均匀。
步骤二：提供一杆体14，该杆体14采用耐高温的材料。首先采用氮气氛围进行高温表面处理，使杆体14产生表层氮化，然后在杆体14表面喷涂有机脱模剂。如图3所示，该杆体14为一纵长杆体。该杆体14包括一上半部143及与该上半部143对接的一下半部145。该上半部143与该下半部145的横截面均为半圆形，该上半部143的半径小于下半部145的半径。该杆体14的下半部145的半径与圆管16的内径对应一致，即该上半部143的半径小于圆管16的内径。
步骤三：如图4所示，将该杆体14插入该圆管16中。由于该杆体14的下半部145的半径与圆管16的内径对应，下半部145的外周面与圆管16的内壁面对应贴合，而该杆体14的上半部143的半径小于圆管16的内径，从而在圆管16的内壁面与杆体14的上半部143之间形成一容置部141。该容置部141的横截面呈半环状。
步骤四：提供若干金属粉末，将金属粉末填入所述容置部141中，振动该圆管16﹐填满后将金属粉末高温烧结，从而形成贴附在圆管16的内壁面上的横截面呈半圆环状的第一毛细结构12，然后取出所述杆体14。
步骤五：如图5所示，向该圆管16内填充工作介质15，抽真空并密封性闭合该圆管16以形成圆形热导管19。
进一步地，施以外力将该圆形热导管19打扁即形成扁平热导管10。
为在热导管19扁平后保证第一毛细结构12的位置不偏移，需对第一毛细结构12在该圆管16外部进行定位，定位方式可采用在圆管16外部对应内部第一毛细结构12的位置刻痕标识，或用有色笔进行标识，或对对应位置印日期标识以作区分，均可达到要求。从对应标识的方向施力，则该圆形热导管19被打扁，第一毛细结构12在圆形热导管19被打扁后横截面呈U型。所述扁平热导管10内于第一毛细结构12以外的区域形成蒸汽空间110。
图6与图7所示为本发明第二实施例中的热导管20，该热导管20与第一实施例中的热导管10类似，该热导管20包括一纵长的扁平管体21、纵向设于该管体21内的一第一毛细结构22及注入该管体21内的适量工作介质25。该热导管20沿纵长方向具有一蒸发段201及一冷凝段202。该管体21包括一顶板211及一底板212。该管体21内在第一毛细结构22与该管体21的内壁面之间形成一蒸汽空间210。
第二实施例中的热导管20与第一实施例中的热导管10的不同之处在于：该热导管20还包括形成于管体21内壁面上的一第二毛细结构23，该第二毛细结构23呈连续的锯齿状结构，包括若干等距间隔的凸起部231及形成于相邻凸起部231之间的沟槽233。这些凸起部231环设于管体21的整个内壁面上。该第二毛细结构23的凸起部231的横截面呈梯形。所述第一毛细结构22设置于该管体21底板212的内壁面处的第二毛细结构23上。该第二毛细结构23自该热导管20的蒸发段201延伸到冷凝段202。所述热导管20内于第一毛细结构22与第二毛细结构23以外的区域形成蒸汽空间210。
当该热导管20工作时，该工作介质25于该第一、第二毛细结构22、23间相互渗透，烧结的第一毛细结构22具有较大的毛细力，沟槽状的第二毛细结构23具有较高的渗透率及较小的热阻力利于工作介质25于沟槽233中顺利流动，从而使该热导管20具有良好的传热性能，适用于内部空间狭小的电子设备如笔记本电脑等。
请同时参见图8，上述热导管20的制造方法与热导管10的制造方法类似，包括如下步骤：
步骤一：提供一中空的纵长圆管26。
步骤二：提供一杆体14，该杆体14采用耐高温的材料。首先采用氮气氛围进行高温表面处理，使杆体14产生表层氮化，然后在杆体14表面喷涂有机脱模剂。如图3所示，该杆体14为一纵长杆体。该杆体14包括一上半部143及与该上半部143对接的一下半部145。该上半部143与该下半部145的横截面均为半圆形，该上半部143的半径小于下半部145的半径。该杆体14的下半部145的半径与圆管16的内径对应一致，即该上半部143的半径小于圆管16的内径。
步骤三：将该杆体14插入该圆管26中。在圆管26的内壁面与杆体14的上半部143之间形成一容置部141。该容置部141的横截面呈半环状。
步骤四：提供若干金属粉末，将金属粉末填入所述容置部141中，振动该圆管26﹐填满后将金属粉末高温烧结，从而形成贴附在圆管26的内壁面上的第一毛细结构22，然后取出所述杆体14。
步骤五：向该圆管26内填充工作介质25，抽真空并密封性闭合该圆管26以形成圆形热导管29。
进一步地，施以外力将该圆形热导管29打扁即形成扁平热导管20。
为在热导管29扁平后保证第一毛细结构22的位置不偏移，需对第一毛细结构22在该圆管26外部进行定位，定位方式可采用在圆管26外部对应内部第一毛细结构22的位置刻痕标识，或用有色笔进行标识，或对对应位置印日期标识以作区分，均可达到要求。从对应标识的方向施力，则该圆形热导管29被打扁，第一毛细结构22在圆形热导管29被打扁后横截面呈U型。
第二实施例的热导管20的制造方法与第一实施例的热导管10的制造方法的不同之处在于：在步骤一中，圆管26的内壁面经过蚀刻，在圆管26的整个内壁形成若干间隔的、横截面呈梯形的凸起部231，且相邻的二凸起部231间形成有沟槽233，这些凸起部231及沟槽233共同形成第二毛细结构23。所述扁平热导管20内部于第一毛细结构22与第二毛细结构23以外的区域形成蒸汽空间210。各凸起部231的末端所围成的半径与杆体14的下半部145的半径相等。
通过本发明的制造方法制造的热导管10、20既能通过内设的第一毛细结构12、22提供热导管10、20运作的毛细力，同时节省出较大的蒸汽空间110、210，使得更小尺寸的微型热导管得以实现，节省了原材料，降低了制造成本。

Claims (10)

1.一种热导管的制造方法，包括以下步骤：
步骤一，提供一中空的纵长圆管；
步骤二，提供一纵长杆体，该杆体包括一上半部及与该上半部对接的一下半部，该上半部与该下半部的横截面均为半圆形，该上半部的半径小于下半部的半径，该杆体的下半部的半径与圆管的内径对应一致；
步骤三，将该杆体插入该圆管中，该杆体的下半部的外周面与圆管的内壁面对应贴合，在圆管的内壁面与杆体的上半部之间形成一容置部；
步骤四，提供若干金属粉末，将金属粉末填入所述容置部中，将金属粉末高温烧结，从而形成贴附在圆管的内壁面上的第一毛细结构，然后取出所述杆体；
步骤五，向该圆管内填充工作介质，密封性闭合该圆管以形成圆形热导管。
2.如权利要求1所述的热导管的制造方法，其特征在于：所述热导管内部于第一毛细结构以外的区域形成一蒸汽空间。
3.如权利要求1所述的热导管的制造方法，其特征在于：在步骤二中，将该杆体插入圆管中之前，采用氮气氛围对杆体进行高温表面处理，使杆体产生表层氮化，然后在杆体表面喷涂有机脱模剂。
4.如权利要求1所述的热导管的制造方法，其特征在于：在步骤二中，将该杆体插入圆管中之前，圆管的整个内壁经过蚀刻形成若干间隔的、横截面呈梯形的凸起，且相邻的凸起间形成有沟槽，这些凸起及沟槽共同形成第二毛细结构。
5.如权利要求1所述的热导管的制造方法，其特征在于：还包括在步骤五之后，施以外力将该圆形热导管打扁以形成扁平热导管的步骤。
6.如权利要求5所述的热导管的制造方法，其特征在于：所述热导管的制造方法在施以外力将该圆形热导管打扁以形成扁平热导管的步骤之前，还包括在圆管外部对应内部第一毛细结构的位置进行标识的步骤，沿着对应标识的方向施力，将该圆形热导管打扁。
7.如权利要求6所述的热导管的制造方法，其特征在于：所述标识的步骤是通过在圆管外部对应内部第一毛细结构的位置刻痕标识，或在对应位置用有色笔进行标识，或对对应位置印日期标识。
8.一种由权利要求1至4中任一项所述的方法制造的热导管，包括由所述圆管形成的一纵长的管体，所述第一毛细结构沿该管体的纵长方向贴附于该管体的内壁面上，其特征在于：所述第一毛细结构的横截面呈半环状。
9.如权利要求8所述的热导管，其特征在于：该热导管具有一蒸发段及一冷凝段，该第一毛细结构自蒸发段延伸到冷凝段。
10.一种由权利要求5至7中任一项所述的方法制造的热导管，包括将所述圆管打扁形成的一纵长的扁平管体，其特征在于：该管体在与其纵长方向垂直的径向上的截面为扁平椭圆形，该管体包括一倒U形顶板及一U形底板，该顶板与底板上下相正对接合，所述第一毛细结构沿该管体的纵长方向贴置于该管体的底板内壁面上。
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